3. I2C地址与寻址：7位地址与10位地址格式、广播地址、保留地址、地址分配规则

I2C总线采用地址-响应机制实现多设备通信。每个从设备在总线上拥有唯一地址，主设备通过发送目标地址来选择通信对象。本章深入解析7位与10位地址格式、特殊地址（广播/保留）以及地址分配规则，帮助你在驱动开发中正确配置设备地址。

3.1 7位地址格式

标准I2C总线使用7位地址，这是最广泛使用的寻址模式。地址在数据传输的起始条件后立即发送，占用第一个字节的高7位，最低位（LSB）为读写方向位（R/W）。

3.2 10位地址格式

当总线上设备数量超过112个（7位地址上限）时，I2C规范定义了10位地址扩展模式。10位地址占用两个字节传输，第一个字节的前5位固定为 11110 作为标识，后2位为地址的高2位；第二个字节为地址的低8位。

3.3 广播地址与通用呼叫

I2C规范定义了一个广播地址（General Call Address）：0x00（7位）。当主设备发送地址 0x00 且R/W位为0（写操作）时，所有支持广播的从设备都会响应并接收后续数据。

• 广播地址值： 7位 0x00，第一个字节为 0x00（R/W=0）。
• 用途： 主设备向所有从设备发送全局命令，如系统复位、状态查询等。
• 从设备响应： 从设备可以选择性地响应广播地址，非强制要求。
• 第二个字节含义： 广播后的第一个数据字节决定命令类型：
  • 0x04 — 从设备复位（通过硬件复位引脚）
  • 0x06 — 从设备复位（通过软件命令）
  • 0x00 — 不执行操作（空呼叫）

3.4 保留地址

I2C规范保留了一些特殊地址用于协议控制。这些地址不允许分配给普通从设备。以下是7位地址空间中的保留地址表：

3.5 地址分配规则与Linux内核实践

I2C设备地址分配遵循以下原则，驱动开发时必须严格遵守：

1. 唯一性： 同一I2C总线上每个从设备地址必须唯一，地址冲突会导致通信失败。
2. 避免保留区： 不得使用 0x00~0x07 和 0x78~0x7F 范围内的地址。
3. 硬件可配置： 多数I2C芯片通过引脚（如A0、A1、A2）设置地址，驱动需读取硬件配置。
4. 动态检测： 内核提供 i2c_detect 机制，通过发送地址并检测ACK来枚举设备。

在Linux内核中，地址配置通常在设备树（Device Tree）或板级文件中完成：

/* 设备树示例：7位地址0x48 */
&i2c1 {
    status = "okay";
    clock-frequency = <100000>;

    temperature_sensor: tmp102@48 {
        compatible = "ti,tmp102";
        reg = <0x48>;  /* 7位I2C地址 */
    };
};

/* 内核驱动中获取地址 */
static int my_probe(struct i2c_client *client)
{
    dev_info(&client->dev, "device addr: 0x%02x\n", client->addr);
    /* client->addr 存储原始7位地址，无需移位 */
    return 0;
}

3.6 地址冲突与解决方案

当多个设备使用相同地址时，总线会出现地址冲突。常见场景及解决方案如下：